(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的に配列された複数の単位画素と、
１以上の単位画素からなる複数の画素グループがそれぞれ共通に接続された複数の転送線と、
各該転送線と他の２以上の転送線との導通および切断を切り替える複数のスイッチとを備え、
各前記単位画素が、入射光を光電変換する光電変換素子と光電変換した電荷を電圧変換する電荷電圧変換素子とを含み、該電荷電圧変換素子をリセットする際に発生するノイズ電圧と、該ノイズ電圧に光電変換により発生した信号電荷を加えた信号ノイズ和電圧とを、該単位画素を含む画素グループの属する前記転送線に前記スイッチを介して接続された他の異なる転送線にそれぞれ出力する固体撮像装置。
【請求項２】
各前記スイッチが、前記転送線と、その転送線に対して等距離に配置されている複数の他の転送線とを接続する配線にそれぞれ設けられている請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
各前記スイッチは、各前記単位画素から出力される前記ノイズ電圧および前記信号ノイズ和電圧が、それぞれ複数の前記他の転送線に出力されるように設けられている請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記スイッチを介して接続された３以上の転送線を含むグループ毎に、択一的に選択された前記単位画素からノイズ電圧を出力させて前記スイッチを介して接続されている第１の他の転送線に保持させる動作と、選択された前記単位画素から信号ノイズ和電圧を出力させて前記スイッチを介して接続されている第２の他の転送線に保持させる動作と、前記第１の他の転送線に保持されたノイズ電圧を読み出す動作と、前記第２の他の転送線に保持された信号ノイズ和電圧を読み出す動作とを行う制御部を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記単位画素に接続された電源電圧を、前記単位画素からの電圧出力を可能な状態にするイネーブル電位と、前記単位画素からの電圧出力を停止した状態にするディスエーブル電位とに切り替える電源電圧切替手段を備え、
前記制御部が、選択された単位画素からのノイズ電圧および信号ノイズ和電圧を出力させる際に、当該単位画素に供給する電源電圧をイネーブル電位とし、同一グループ内の他の前記単位画素に供給する電源電圧をディスエーブル電位とするように前記電源電圧切替手段を制御する請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記２次元的に配列された複数の単位画素の第１列に属する画素グループが接続された第１の転送線と、
前記２次元的に配列された複数の単位画素の第２列に属する画素グループが接続された第２の転送線と、
前記２次元的に配列された複数の単位画素の第３列に属する画素グループが接続された第３の転送線と、
前記第１の転送線と前記第２の転送線との導通および切断を切り替える第１のスイッチと、
前記第２の転送線と前記第３の転送線との導通および切断を切り替える第２のスイッチと、
前記第１の転送線と前記第３の転送線との導通および切断を切り替える第３のスイッチと、
前記第１の転送線に属する前記単位画素から出力される前記ノイズ電圧および前記信号ノイズ和電圧をそれぞれ前記第２の転送線と前記第３の転送線とに出力されるように、前記第１のスイッチおよび第３のスイッチを導通させ、前記第２の転送線に属する前記単位画素から出力される前記ノイズ電圧および前記信号ノイズ和電圧をそれぞれ前記第３の転送線と前記第１の転送線とに出力されるように、前記第２のスイッチおよび第１のスイッチを導通させ、前記第３の転送線に属する前記単位画素から出力される前記ノイズ電圧および前記信号ノイズ和電圧をそれぞれ前記第１の転送線と前記第２の転送線とに出力されるように、前記第３のスイッチおよび第２のスイッチを導通させる制御部と、
を備える請求項１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサに代表されるような、光電変換素子が蓄積した信号電荷を画素内において信号電圧に変換してから信号線に出力する増幅型固体撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この固体撮像装置は、画素内の電荷電圧変換素子をリセットする際に発生する電圧（以下、ノイズ電圧という。）と、該ノイズ電圧に、光電変換により発生した信号電荷を加えた電圧（以下、信号ノイズ和電圧という。）とを画素内の電荷電圧変換素子から出力させて、別々に保持させる２つの容量素子を全ての垂直信号線に備えている。【０００３】
そして、この固体撮像装置は、垂直シフトレジスタにより選択された行の全ての画素からノイズ電圧と信号ノイズ和電圧とを容量素子に保持した後に、水平シフトレジスタにより選択された列に備えられた２つの容量素子から、ノイズ電圧と信号ノイズ和電圧とを順次出力させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−００４３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の固体撮像装置は、垂直信号線の本数の２倍の数の容量素子をＣＭＯＳイメージセンサのチップ上に備えているために、画素アレイに対して容量素子部を含む周辺回路部の面積比率が大きくなる。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ノイズ耐性の高い信号を維持しつつ、チップ上の容量素子の数を低減して画素アレイ部に対して容量素子部を含む周辺回路部の面積比率を小さくすることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、２次元的に配列された複数の単位画素と、１以上の単位画素からなる複数の画素グループがそれぞれ共通に接続された複数の転送線と、各該転送線と他の２以上の転送線との導通および切断を切り替える複数のスイッチとを備え、各前記単位画素が、入射光を光電変換する光電変換素子と光電変換された信号電荷を電圧変換する電荷電圧変換素子とを含み、該電荷電圧変換素子をリセットする際に発生するノイズ電圧と、該ノイズ電圧に光電変換により発生した信号電圧を加えた信号ノイズ和電圧とを、該単位画素を含む画素グループの属する前記転送線に前記スイッチを介して接続された他の異なる転送線にそれぞれ出力する固体撮像装置である。【０００８】
本態様によれば、一の単位画素の電荷電圧変換素子をリセットすることにより発生したノイズ電圧は、当該単位画素が接続された転送線にスイッチを介して接続された他の転送線に、当該スイッチを導通させることによって出力される。一方、一の単位画素から出力された信号ノイズ和電圧は、当該単位画素が接続された転送線に他のスイッチを介して接続された、ノイズ電圧を出力した転送線とは異なる転送線に、当該他のスイッチを導通させることによって出力される。【０００９】
すなわち、信号電圧は、一の転送線に出力された信号ノイズ和電圧から他の転送線に出力されたノイズ電圧を減算することにより、簡単に取得することができ、この場合に、各転送線に設ける容量要素（例えば、容量素子あるいは転送線の寄生容量）は１個で済む。
その結果、信号ノイズ和電圧からノイズ電圧を減算して、ノイズ耐性の高い信号を得ることができるとともに、チップ上の容量素子の数を低減して画素アレイ部に対して容量素子部を含む周辺回路部の面積比率を小さくすることができる。【００１０】
上記態様においては、各前記スイッチが、前記転送線と、その転送線に対して等距離に配置されている複数の他の転送線とを接続する配線にそれぞれ設けられていてもよい。
このようにすることで、転送線間を接続する配線および転送線によって構成される寄生容量をほぼ等しくすることができ、高い精度で信号電圧を得ることができる。【００１１】
また、上記態様においては、各前記スイッチは、各前記単位画素から出力される前記ノイズ電圧および前記信号ノイズ和電圧が、それぞれ複数の前記他の転送線に出力されるように設けられていてもよい。
このようにすることで、ノイズ電圧および信号ノイズ和電圧を保持する容量要素の容量を増加させることができる。特に、寄生容量を容量要素として利用する場合には効果的である。【００１２】
このようにすることで、２次元的に配列された複数の単位画素が、３以上の転送線をそれぞれ含む複数のグループに分けられ、制御部は、各グループにおいていずれかの単位画素を択一的に選択し、スイッチを操作してノイズ電圧を第１の他の転送線に出力して保持させ、スイッチを操作して信号ノイズ和電圧を第２の他の転送線に出力して保持させ、これら２つの転送線に保持されているノイズ電圧および信号ノイズ和電圧を読み出す。そして、選択する単位画素を順次切り替えて上記動作を繰り返すことにより、全ての単位画素から、ノイズ耐性の高い信号を得ることができる。【００１３】
また、上記態様においては、前記単位画素に接続された電源電圧を、前記単位画素からの電圧出力を可能な状態にするイネーブル電位と、前記単位画素からの電圧出力を停止した状態にするディスエーブル電位とに切り替える電源電圧切替手段を備え、前記制御部が、選択された単位画素からのノイズ電圧および信号ノイズ和電圧を出力させる際に、当該単位画素に供給する電源電圧をイネーブル電位とし、同一グループ内の他の前記単位画素に供給する電源電圧をディスエーブル電位とするように前記電源電圧切替手段を制御する。【００１４】
このようにすることで、選択されていない単位画素に対してノイズ電圧あるいは信号ノイズ和電圧の出力を指示しても、電源電圧がディスエーブル電位に設定されている単位画素からの電圧出力は行われず、電源電圧がイネーブル電位に設定されている単位画素のみから電圧出力が行われる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ノイズ耐性の高い信号を維持しつつ、チップ上の容量素子の数を低減して画素アレイ部に対して容量素子部を含む周辺回路部の面積比率を小さくすることができる固体撮像装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１の固体撮像装置が備える画素の構成を示す回路図である。
【図３】図１の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【図５】図４の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す回路図である。
【図７】図６の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置は、複数の画素Ｐを備える画素アレイ３、垂直シフトレジスタ４、水平シフトレジスタ５、タイミングジェネレータ（電源電圧切替手段）７、垂直信号線選択回路１０及び制御回路（制御部）１１を備えている。
【００１８】
画素アレイ３は、複数の画素Ｐが行列状、すなわち行方向と列方向に所定数配列されたものであり、同一の列に属する画素Ｐは共通の垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９に接続されている。各垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９は水平信号線選択スイッチＳＡ１〜ＳＢ９（後述）を介して共通の水平信号線９Ａ，９Ｂに接続されて、定電流源接続スイッチＳｉ１〜Ｓｉ９（後述）を介して定電流源Ｉｃ１〜Ｉｃ９に接続されている。
【００１９】
垂直シフトレジスタ４は、画素アレイ３の中から一の行を選択し、選択した行に属する画素Ｐに後述するパルスφＲｊ，φＴｊを入力することにより、各画素Ｐから垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９へ信号を出力させる。
【００２０】
水平シフトレジスタ５は、水平信号線選択スイッチＳＡ１〜ＳＢ９（後述）に対して水平信号線選択パルスｓｏ１１〜ｓｏ３３を入力することにより、水平信号線選択パルスに従って水平信号線選択スイッチＳＡ１〜ＳＢ９を駆動させて垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９から水平信号線９Ａ，９Ｂへ信号を出力させる。
【００２１】
垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９には、各垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９と定電流源Ｉｃ１〜Ｉｃ９とを接続し、垂直信号線と定電流源との導通および切断を切り替える定電流源接続スイッチＳｉ１〜Ｓｉ９と、各垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９と他の垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９とを接続し、接続した垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９同士の導通および切断を切り替える垂直信号線選択スイッチＳ１２〜Ｓ８９と、各垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９と水平信号線９Ａ，９Ｂとの導通および切断を切り替える水平信号線選択スイッチＳＡ１〜ＳＢ９とが設けられている。定電流源接続スイッチＳｉ１〜Ｓｉ９と垂直信号線選択スイッチＳ１２〜Ｓ８９は、後述する垂直信号線選択回路１０からの垂直信号線選択パルスｓｃ１〜ｓｃ３に基づいて駆動する。
【００２２】
タイミングジェネレータ７は、各画素Ｐに電源電圧を供給する電源を含み、各画素Ｐの電源電圧を、画素Ｐの電圧出力を可能な状態にするイネーブル電位と、画素Ｐの電圧出力を停止した状態にするディスエーブル電位とに切り替える。後述する制御回路７からの制御信号に基づく電圧パルスＶＲ１〜ＶＲ３に従って、各画素Ｐに電源電圧を供給し、電源電圧を供給した各画素Ｐが接続されている各垂直信号線の定電流源接続スイッチをオン状態にする。
本実施形態においては、電圧パルスＶＲ１が供給された場合には画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の電圧出力が可能となり、電圧パルスＶＲ２が供給された場合には画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の電圧出力が可能となり、電圧パルスＶＲ３が供給された場合には画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３の電圧出力が可能となる。
【００２３】
なお、画素Ｐの電圧出力を可能な状態とするためには画素Ｐに例えば３．３Ｖ程度の電源電圧を供給し、画素Ｐの電圧出力を停止した状態にするためには画素Ｐに対して後述する各画素Ｐの転送トランジスタ２２がオンとならない１．０Ｖ程度の電源電圧を供給する。
【００２４】
垂直信号線選択回路１０は、垂直信号線選択スイッチＳ１２〜Ｓ８９に対して垂直信号線選択パルスｓｃ１〜ｓｃ３を出力し、垂直信号線選択スイッチＳ１２〜Ｓ８９を駆動する。
【００２５】
制御回路１１は、予め設定されたパルスシーケンスに従い、上述した各パルスを出力させる制御信号を垂直シフトレジスタ４、水平シフトレジスタ５、タイミングジェネレータ７及び垂直信号線選択回路１０に出力することにより、画素アレイ３からの信号の読み出し動作を制御する。
【００２６】
次に、各画素Ｐの回路構成について図２を参照して説明する。
画素Ｐは、受光した光信号を光電変換して信号電荷を蓄積するフォトダイオード(ＰＤ、光電変換素子)２１、該ＰＤ２１に蓄積された信号電荷を転送する転送トランジスタ２２、該転送トランジスタ２２によって転送された信号電荷を電圧変換するフローティングディフュージョン（ＦＤ、電荷電圧変換素子）２３、ＦＤ２３に蓄積された信号電荷を電圧として読み出す増幅トランジスタ２４、φＴｊと転送トランジスタ２２との間に接続された画素選択トランジスタ２５およびＦＤ２３の電圧をリセットするＦＤリセットトランジスタ２６を備えている。
【００２７】
増幅トランジスタ２４は、ゲートに接続されたＦＤ２３の信号電圧を増幅し、その信号をソース側の垂直信号線８に出力する。具体的には、任意の列のＶＲ電圧が３．３Ｖのときに垂直シフトレジスタ４からＦＤリセットトランジスタ２６のゲートにＦＤリセットパルスφＲｊが入力されることにより、増幅トランジスタ２４のゲートがアクティブ状態となり、読み出し画素の選択が行われる。同時に、ＦＤ２３に転送された信号電荷は、ＦＤリセットトランジスタ２６のドレイン側に排出される。これによりＦＤ２３の電圧がリセットされる。
【００２８】
転送トランジスタ２２は、画素選択トランジスタ２５を介してゲートに転送パルスφＴｊが入力されることにより、ソース側のＰＤ２１からドレイン側のＦＤ２３へ、ＰＤ２１が蓄積した信号電荷を転送する。転送トランジスタ２２へのφＴｊ信号はＶＲの電圧に応じて選択トランジスタ２５が導通および非導通状態となることにより、列毎に選択される。この転送動作によりＰＤ２１が蓄積していた信号電荷量はゼロにリセットされる。ＦＤ２３は、転送トランジスタ２２を介してＰＤ２１から転送されてきた信号電荷に応じた信号電圧を生成する。
【００２９】
次に、このように構成された固体撮像装置の駆動方法について図３のタイミングチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置は、画素Ｐが受光した光信号に係る電圧と、ＦＤ２３のリセットの際に生じたノイズに係る電圧（以下、「ノイズ電圧」という）とを読み出す。ここで、画素Ｐが受光した光信号に係る電圧には、上記したＦＤ２３のリセットの際に生じたノイズに係る電圧が含まれている。従って、本実施形態に係る固体撮像装置においては、ノイズ電圧と、画素Ｐが受光した光信号に係る電圧にノイズ電圧を加えた電圧（以下、「信号ノイズ和電圧」という）とを読み出す。
【００３０】
ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の読み出しは、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧を何れかの垂直信号線に出力し、垂直信号線の寄生容量にその電荷をいったん保持させる動作と、保持させた電荷を読み出す動作の概ね２つの動作に分類することができる。
【００３１】
まずノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧を垂直信号線に出力し、垂直信号線の寄生容量にその電荷をいったん保持させる動作は以下のように行われる。
なお、初期状態においては、垂直信号線リセットパルスφＶＣＬＲが印加され、垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９がＶＣＬＲ電位にリセットされた状態とする。
【００３２】
この状態において、タイミングジェネレータ７からＶＲ１電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ１，Ｓｉ４，Ｓｉ７がオンすることにより出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ１が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の増幅トランジスタ２４が導通する。
【００３３】
そして、選択された画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８１、８４、８７にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ１が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ１２，Ｓ４５，Ｓ７８がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１は垂直信号線８２と、画素Ｐ１２は垂直信号線８５と、画素Ｐ１３は垂直信号線８８と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８２，８５，８８に出力され保持される。
【００３４】
続いて、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ３が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ１３，Ｓ４７，Ｓ７９がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１は垂直信号線８３と、画素Ｐ１２は垂直信号線８６と、画素Ｐ１３は垂直信号線８９と導通した状態となる。１行目の画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８３，８６，８９に出力され保持される。
【００３５】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８２，８５，８８および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８３，８６，８９とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ１１を水平信号線選択スイッチＳＡ２，ＳＢ３に印加する。これにより垂直信号線８２が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８３が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ１１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ１１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００３６】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ１２を水平信号線選択スイッチＳＡ５，ＳＢ６に印加する。これにより垂直信号線８５が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８５が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ１２のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ１２の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００３７】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ１３を水平信号線選択スイッチＳＡ８，ＳＢ９に印加する。これにより垂直信号線８８が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８８が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ１３のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ１３の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００３８】
続いて、タイミングジェネレータ７からＶＲ２電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ２，Ｓｉ５，Ｓｉ８がオンすることにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ２が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の増幅トランジスタ２４が導通する。
【００３９】
そして、選択された画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８２、８５、８８にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ２が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ２３，Ｓ５６，Ｓ８９がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１は垂直信号線８３と、画素Ｐ２２は垂直信号線８６と、画素Ｐ２３は垂直信号線８９と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８３，８６，８９に出力され保持される。
【００４０】
続いて、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ１が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ１２，Ｓ４５，Ｓ７８がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１は垂直信号線８１と、画素Ｐ２２は垂直信号線８４と、画素Ｐ２３は垂直信号線８７と導通した状態となる。１行目の画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８１，８４，８７に出力され保持される。
【００４１】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８３，８６，８９および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８１，８４，８７とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
【００４２】
水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ２１を水平信号線選択スイッチＳＡ３，ＳＢ１に印加する。これにより垂直信号線８３が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８１が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ２１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ２１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００４３】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ２２を水平信号線選択スイッチＳＡ６，ＳＢ４に印加する。これにより垂直信号線８６が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８４が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ２２のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ２２の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００４４】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ２３を水平信号線選択スイッチＳＡ９，ＳＢ７に印加する。これにより垂直信号線８９が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８７が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ２３のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ２３の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００４５】
続いて、タイミングジェネレータ７からＶＲ３電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ３，Ｓｉ６，Ｓｉ９がオンすることにより出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ３が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３の増幅トランジスタ２４が導通する。
【００４６】
そして、選択された画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８３、８６、８９にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ３が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ１３，Ｓ４７，Ｓ７９がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１は垂直信号線８１と、画素Ｐ３２は垂直信号線８４と、画素Ｐ３３は垂直信号線８７と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８１，８４，８７に出力され保持される。
【００４７】
続いて、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ２が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ２３，Ｓ５６，Ｓ８９がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１は垂直信号線８２と、画素Ｐ３２は垂直信号線８６と、画素Ｐ３３は垂直信号線８９と導通した状態となる。１行目の画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８３，８６，８９に出力され保持される。
【００４８】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８１，８４，８７および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８３，８６，８９とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
【００４９】
水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ３１を水平信号線選択スイッチＳＡ１，ＳＢ２に印加する。これにより垂直信号線８１が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８３が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ３１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ３１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００５０】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ３２を水平信号線選択スイッチＳＡ４，ＳＢ５に印加する。これにより垂直信号線８４が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８６が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ３２のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ３２の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００５１】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ３３を水平信号線選択スイッチＳＡ７，ＳＢ８に印加する。これにより垂直信号線８７が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８９が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ３３のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ３３の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
このように、出力対象となる行に属する全画素Ｐに対して、３つおきに各画素のノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の出力及び読み出しを行い、最終的に出力対象となる行に属する全画素Ｐのノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の出力及び読み出しが行われる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、一の単位画素である画素ＰのＰＤの出力端子をリセットすることにより発生したノイズ電圧は、この画素Ｐが接続された垂直信号線に垂直信号線選択スイッチを介して接続された他の垂直信号線に、垂直信号線選択スイッチを導通させることによって出力される。一方、画素Ｐから出力された信号ノイズ和電圧は、この画素Ｐが接続された垂直信号線に他の垂直信号線選択スイッチを介して接続された、ノイズ電圧を出力した垂直信号線とは異なる垂直信号線に、他の垂直信号線選択スイッチを導通させることによって出力される。
【００５３】
すなわち、信号電圧は、一の垂直信号線に出力された信号ノイズ和電圧から他の垂直信号線に出力されたノイズ電圧を減算することにより、簡単に取得することができ、この場合に、各垂直信号線に要求される容量要素は１つで済む。従って、本実施形態のように、各垂直信号線の寄生容量にノイズ電圧又は信号ノイズ和電圧を保持させることで、別途容量要素を設けない構成とすることができる他、各垂直信号線に、１つの容量素子を設けるだけで信号電圧を容易に取得することができる。
その結果、信号ノイズ和電圧からノイズ電圧を減算して、ノイズ耐性の高い信号を得ることができるとともに、チップ上の容量素子の数を低減して画素アレイ部に対して容量素子部を含む周辺回路部の面積比率を小さくすることができる。
なお、図１においては、各垂直信号線に備えられた容量要素として模式的にＣ１１〜Ｃ３３を示した。
【００５４】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照して説明する。
本実施形態において、上記した第１の実施形態と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。
図４に示すように、画素アレイ３に行列状に配列された複数の画素Ｐのうち、同一の列に属する画素Ｐは共通の垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９，９０，９１に接続され、各垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９，９０，９１には、両隣の垂直信号線との導通または切断を切り替える垂直信号線選択スイッチＳ１２〜Ｓ９１が夫々設けられている。
また、各垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９，９０，９１は、水平信号線選択スイッチＳＡ１〜ＳＢ０を介して水平信号線９Ａ，９Ｂと接続されている。
【００５５】
次に、このように構成された固体撮像装置の駆動方法について図５のタイミングチャートを参照して説明する。
本実施形態に係る固体撮像装置におけるノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧を垂直信号線に出力し、垂直信号線の寄生容量にその電荷をいったん保持させる動作は以下のように行われる。
なお、初期状態においては、垂直信号線リセットパルスφＶＣＬＲが印加され、垂直信号線８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９，９０，９１とがＶＣＬＲ電位にリセットされた状態とする。
【００５６】
この状態において、タイミングジェネレータ７からＶＲ１電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ１，Ｓｉ４，Ｓｉ７がオンすることにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ１が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の増幅トランジスタ２４が導通する。
【００５７】
そして、選択された画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８２、８５、８８にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ１が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ１２，Ｓ４５，Ｓ７８がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１は垂直信号線８１と、画素Ｐ１２は垂直信号線８４と、画素Ｐ１３は垂直信号線８７と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８１，８４，８７に出力され保持される。
【００５８】
続いて、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ２が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ２３，Ｓ５６，Ｓ８９がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１は垂直信号線８３と、画素Ｐ１２は垂直信号線８６と、画素Ｐ１３は垂直信号線８９と導通した状態となる。１行目の画素Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８３，８６，８９に出力され保持される。
【００５９】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８１，８４，８７および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８３，８６，８９とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ１１を水平信号線選択スイッチＳＡ１，ＳＢ３に印加する。これにより垂直信号線８１が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８３が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ１１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ１１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００６０】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ１２を水平信号線選択スイッチＳＡ４，ＳＢ６に印加する。これにより垂直信号線８４が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８６が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ１２のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ１２の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００６１】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ１３を水平信号線選択スイッチＳＡ７，ＳＢ９に印加する。これにより垂直信号線８７が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８９が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ１３のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ１３の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００６２】
続いて、タイミングジェネレータ７からＶＲ２電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ２，Ｓｉ５，Ｓｉ８がオンすることにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ２が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の増幅トランジスタ２４が導通する。
【００６３】
そして、選択された画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８３、８６、８９にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ２が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ２３，Ｓ５６，Ｓ８９がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１は垂直信号線８２と、画素Ｐ２２は垂直信号線８５と、画素Ｐ２３は垂直信号線８８と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８２，８５，８８に出力され保持される。
【００６４】
続いて、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ３が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ３４，Ｓ６７，Ｓ９０がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１は垂直信号線８４と、画素Ｐ２２は垂直信号線８７と、画素Ｐ２３は垂直信号線９０と導通した状態となる。１行目の画素Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８４，８７，９０に出力され保持される。
【００６５】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８２，８５，８８および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８４，８７，９０とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
【００６６】
水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ２１を水平信号線選択スイッチＳＡ２，ＳＢ４に印加する。これにより垂直信号線８２が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８４が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ２１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ２１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００６７】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ２２を水平信号線選択スイッチＳＡ５，ＳＢ７に印加する。これにより垂直信号線８５が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８７が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ２２のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ２２の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００６８】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ２３を水平信号線選択スイッチＳＡ８，ＳＢ０に印加する。これにより垂直信号線８８が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線９０が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ２３のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ２３の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００６９】
続いて、タイミングジェネレータ７からＶＲ３電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ３，Ｓｉ６，Ｓｉ９がオンすることにより出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ３が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３の増幅トランジスタ２４が導通する。そして、選択された画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８４、８７、９０にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ３が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ３４，Ｓ６７，Ｓ９０がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１は垂直信号線８３と、画素Ｐ３２は垂直信号線８６と、画素Ｐ３３は垂直信号線８９と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８３，８６，８９に出力され保持される。
【００７０】
続いて、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ１が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ４５，Ｓ７８，Ｓ０１がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１は垂直信号線８５と、画素Ｐ３２は垂直信号線８８と、画素Ｐ３３は垂直信号線９１と導通した状態となる。１行目の画素Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８５，８８，９１に出力され保持される。
【００７１】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８３，８６，８９および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８５，８８，９１とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
【００７２】
水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ３１を水平信号線選択スイッチＳＡ３，ＳＢ５に印加する。これにより垂直信号線８３が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８５が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ３１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ３１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００７３】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ３２を水平信号線選択スイッチＳＡ６，ＳＢ８に印加する。これにより垂直信号線８６が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８８が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ３２のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ３２の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００７４】
同様に、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ３３を水平信号線選択スイッチＳＡ９，ＳＢ０に印加する。これにより垂直信号線８９が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線９０が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ３３のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ３３の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
このように、出力対象となる行に属する全画素Ｐに対して、３つおきに各画素のノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の出力及び読み出しを行い、最終的に出力対象となる行に属する全画素Ｐのノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の出力及び読み出しが行われる。
【００７５】
以上のように、本実施形態によれば、一の単位画素である画素ＰのＰＤの出力端子をリセットすることにより発生したノイズ電圧は、この画素Ｐが接続された垂直信号線に垂直信号線選択スイッチを介して接続された他の垂直信号線に、垂直信号線選択スイッチを導通させることによって出力される。一方、画素Ｐから出力された信号ノイズ和電圧は、この画素Ｐが接続された垂直信号線に他の垂直信号線選択スイッチを介して接続された、ノイズ電圧を出力した垂直信号線とは異なる垂直信号線に、他の垂直信号線選択スイッチを導通させることによって出力される。
【００７６】
すなわち、信号電圧は、一の垂直信号線に出力された信号ノイズ和電圧から他の垂直信号線に出力されたノイズ電圧を減算することにより、簡単に取得することができ、この場合に、各垂直信号線に要求される容量要素は１つで済む。従って、本実施形態のように、各垂直信号線の寄生容量にノイズ電圧又は信号ノイズ和電圧を保持させることで、別途容量要素を設けない構成とすることができる他、各垂直信号線に、１つの容量素子を設けるだけで信号電圧を容易に取得することができる。
【００７７】
その結果、信号ノイズ和電圧からノイズ電圧を減算して、ノイズ耐性の高い信号を得ることができるとともに、チップ上の容量素子の数を低減して画素アレイ部に対して容量素子部を含む周辺回路部の面積比率を小さくすることができる。
なお、図４においては、各垂直信号線に備えられた容量要素として模式的にＣ１１〜Ｃ３３を示した。
【００７８】
また、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、１つの垂直信号線に出力されたノイズ電圧あるいは信号ノイズ和電圧は、それぞれ、その垂直信号線の両側に等距離の位置に隣接する他の垂直信号線に出力されるので、各電圧を保持する配線の長さをほぼ等しくすることができる。したがって、配線を容量要素として使用する場合には、各電圧を保持する配線の容量を均一にすることができ、精度を向上することができるという利点がある。
【００７９】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照して説明する。
本実施形態において、上記した第１の実施形態と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
図６に示すように、画素アレイ３に行列状に配列された複数の画素Ｐのうち、同一の列に属する画素Ｐは共通の垂直信号線８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７…に接続されている。ここで、本実施形態においては、上述した第１及び第２の実施形態と異なり、出力対象となる行に属する全画素Ｐに対して、５つおきに各画素のノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の出力及び読み出しを行う。従って、以下に、出力対象となる行に属する全画素Ｐのうち、画素Ｐ１１〜Ｐ５１についてのノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の出力及び読み出し手順について説明する。出力対象となる行に属するその他の画素については、同手順でノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の出力及び読み出しが行われるのでその説明を省略する。
【００８１】
各垂直信号線８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８には、両隣の垂直信号線との導通または切断を切り替える垂直信号線選択スイッチＳ０１〜Ｓ７８が夫々設けられている。
また、各垂直信号線８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８は、水平信号線選択スイッチＳＡ１〜ＳＢ７を介して水平信号線９Ａ，９Ｂと接続されている。
【００８２】
このように構成された固体撮像装置の駆動方法について図７のタイミングチャートを参照して説明する。本実施形態においては、上述した第１及び第２の実施形態と異なり、出力対象となる行に属する全画素Ｐに対して、５つおきに各画素のノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧の出力及び読み出しを行う。
【００８３】
本実施形態に係る固体撮像装置におけるノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧を垂直信号線に出力し、垂直信号線の寄生容量にその電荷をいったん保持させる動作は以下のように行われる。初期状態において、垂直信号線リセットパルスφＶＣＬＲが印加され、ＦＤ２３及び垂直信号線８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８はＶＣＬＲ電位にリセットされた状態となっている。
【００８４】
この状態において、タイミングジェネレータ７からＶＲ１電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ１がオンすることにより出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ１が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ１１の増幅トランジスタ２４が導通する。そして、選択された画素Ｐ１１の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８２，８７にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ１及びｓｃ４が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ０１，Ｓ３４がオンとなる。さらに、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ２が印加され、垂直信号線選択スイッチＳ１２がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１は垂直信号線８０，８１と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８０，８１に出力され保持され、その後、垂直信号線選択スイッチＳ１２がオフとなる。
【００８５】
続いて、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択パルスｓｃ１及びｓｃ４が印加された状態で、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ３が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ２３がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ１１は垂直信号線８３，８４と導通した状態となる。画素Ｐ１１のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８３，８４に出力され保持される。
【００８６】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８０，８１および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８３，８４とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
垂直信号線選択パルスｓｃ１及びｓｃ４が印加された状態で、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ１１を水平信号線選択スイッチＳＡ０，ＳＢ３に印加する。これにより垂直信号線８０，８１が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８３，８４が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ１１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ１１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００８７】
タイミングジェネレータ７からＶＲ２電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ２がオンすることにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ２が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ２１の増幅トランジスタ２４が導通する。
【００８８】
そして、選択された画素Ｐ２１の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８３，８８にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ２及びｓｃ５が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ１２，Ｓ４５がオンとなる。さらに、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ３が印加され、垂直信号線選択スイッチＳ２３がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１は垂直信号線８１，８２と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８１，８２に出力され保持され、その後、垂直信号線選択スイッチＳ２３がオフとなる。
【００８９】
続いて、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択パルスｓｃ２及びｓｃ５が印加された状態で、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ４が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ３４がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ２１は垂直信号線８４，８５と導通した状態となる。画素Ｐ２１のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８４，８５に出力され保持される。
【００９０】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８１，８２および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８４，８５とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
垂直信号線選択パルスｓｃ２及びｓｃ５が印加された状態で、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ２１を水平信号線選択スイッチＳＡ１，ＳＢ４に印加する。これにより垂直信号線８１，８２が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８４，８５が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ２１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ２１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００９１】
次に、タイミングジェネレータ７からＶＲ３電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ３がオンすることにより出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ３が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ３１の増幅トランジスタ２４が導通する。
【００９２】
そして、選択された画素Ｐ３１の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８４、８９にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ３及びｓｃ１が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ２３，Ｓ５６がオンとなる。さらに、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ４が印加され、垂直信号線選択スイッチＳ３４がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１は垂直信号線８２，８３と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８２，８３に出力され保持され、その後、垂直信号線選択スイッチＳ３４がオフとなる。
【００９３】
次に、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択パルスｓｃ３及びｓｃ１が印加された状態で、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ５が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ４５がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１は垂直信号線８５，８６と導通した状態となる。画素Ｐ３１のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８５，８６に出力され保持される。
【００９４】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８２，８３および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８５，８６とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
垂直信号線選択パルスｓｃ３及びｓｃ１が印加された状態で、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ３１を水平信号線選択スイッチＳＡ２，ＳＢ５に印加する。これにより垂直信号線８２，８３が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８５，８６が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ３１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ３１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００９５】
続いて、タイミングジェネレータ７からＶＲ４電圧が印加され、出力対象となる行の定電流源接続スイッチＳｉ４がオンすることにより出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ４１が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ３が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ４１の増幅トランジスタ２４が導通する。
【００９６】
そして、選択された画素Ｐ４１の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８５にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ４及びｓｃ２が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ３４，Ｓ６７がオンとなる。さらに、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ５が印加され、垂直信号線選択スイッチＳ４５がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ４１は垂直信号線８３，８４と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８３，８４に出力され保持され、その後、垂直信号線選択スイッチＳ４５がオフとなる。
【００９７】
次に、垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択パルスｓｃ４及びｓｃ２が印加された状態で、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ１が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ５６がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ３１は垂直信号線８６，８７と導通した状態となる。画素Ｐ４１のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８６，８７に出力され保持される。
【００９８】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８３，８４および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８６，８７とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
垂直信号線選択パルスｓｃ４及びｓｃ２が印加された状態で、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ４１を水平信号線選択スイッチＳＡ３，ＳＢ６に印加する。これにより垂直信号線８３，８４が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８６，８７が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ４１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ４１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【００９９】
続いて、タイミングジェネレータ７からＶＲ５電圧が印加され、出力対象となる列の定電流源接続スイッチＳｉ５がオンすることにより出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ５１が選択される。続いて、垂直シフトレジスタ４から出力対象となる行に属する各画素ＰにＦＤリセットパルスφＲ３が印加されることで、ＦＤ２３の電位がリセットされ、選択された画素Ｐ５１の増幅トランジスタ２４が導通する。
【０１００】
そして、選択された画素Ｐ５１の増幅トランジスタ２４のソース電位は垂直信号線容量８６にそれぞれ出力され、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ５及びｓｃ３が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ４５，Ｓ７８がオンとなる。さらに、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ１が印加され、垂直信号線選択スイッチＳ５６がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ５１は垂直信号線８４，８５と導通した状態となり、ＦＤ２３等のリセット時に生じたノイズ電圧が垂直信号線８４，８５に出力され保持され、その後、垂直信号線選択スイッチＳ５６がオフとなる。
【０１０１】
次に垂直シフトレジスタ４により選択された行に電荷転送パルスφＴが印加されることで、ＰＤ２１に蓄積された信号電荷がＦＤ２３に転送される。その後、垂直信号線選択パルスｓｃ５及びｓｃ３が印加された状態で、垂直信号線選択回路１０から垂直信号線選択パルスｓｃ２が印加されることにより、垂直信号線選択スイッチＳ６７がオンとなる。これにより、出力対象となる行に属する各画素Ｐのうち、画素Ｐ５１は垂直信号線８７，８８と導通した状態となる。画素Ｐ５１のＦＤ２３における信号ノイズ和電圧が増幅トランジスタ２４を介して浮遊電位状態とされている垂直信号線８７，８８に出力され保持される。
【０１０２】
そして、ノイズ電圧を保持した垂直信号線８４，８５および信号ノイズ和電圧を保持した垂直信号線８７，８８とから、ノイズ電圧及び信号ノイズ和電圧とを読み出す動作は以下のよう行われる。
垂直信号線選択パルスｓｃ５及びｓｃ３が印加された状態で、水平シフトレジスタ５から水平信号線選択パルスｓｏ５１を水平信号線選択スイッチＳＡ４，ＳＢ７に印加する。これにより垂直信号線８４，８５が水平信号線９Ａと導通し、垂直信号線８７，８８が水平信号線９Ｂと導通する。そして、画素Ｐ５１のノイズ電圧が水平信号線９Ａを介して読み出され、画素Ｐ５１の信号ノイズ和電圧が水平信号線９Ｂを介して読み出される。
【０１０３】
以上のように、本実施形態によれば、一の単位画素である画素ＰのＰＤの出力端子をリセットすることにより発生したノイズ電圧は、この画素Ｐが接続された垂直信号線に垂直信号線選択スイッチを介して接続された他の２本の垂直信号線に、垂直信号線選択スイッチを導通させることによって出力される。一方、画素Ｐから出力された信号ノイズ和電圧は、この画素Ｐが接続された垂直信号線に他の垂直信号線選択スイッチを介して接続された、ノイズ電圧を出力した垂直信号線とは異なる２本の垂直信号線に、他の垂直信号線選択スイッチを導通させることによって出力される。
【０１０４】
このようにすることで、垂直信号線の寄生容量を容量要素として使用する場合においても、十分な容量を確保することができ、大きな信号電圧を扱うことができる。
なお、本実施形態においては、ノイズ電圧および信号ノイズ和電圧をそれぞれ並列に接続された２本の垂直信号線に出力することとしたが、これに代えて、３以上の垂直信号線に出力してもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
３  画素アレイ
４  垂直シフトレジスタ
５  水平シフトレジスタ
７  タイミングジェネレータ
８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９  垂直信号線
９Ａ，９Ｂ  水平信号線
１０  垂直信号線選択回路
１１  制御回路
ＳＡ１〜ＳＢ９  水平信号線選択スイッチ
Ｓ１２〜Ｓ８９  垂直信号線選択スイッチ
ＳＲ１〜ＳＲ９  垂直信号線リセットスイッチ
Ｉｃ１〜Ｉｃ９  定電流源
Ｓｉ１〜Ｓｉ９  定電流源接続スイッチ
【要約】
ノイズ耐性の高い信号を維持しつつ、チップ上の容量素子の数を低減して画素アレイ部に対して容量素子部を含む周辺回路部の面積比率を小さくする。
２次元的に配列された複数の単位画素と、複数の単位画素からなる複数の画素グループがそれぞれ共通に接続された複数の転送線と、各該転送線と他の２以上の転送線との導通および切断を切り替える複数のスイッチとを備え、各前記単位画素が、入射光を光電変換する光電変換素子と光電変換した電荷を電圧変換する電荷電圧変換素子とを含み、該電荷電圧変換をリセットする際に発生するノイズ電圧と、該ノイズ電圧に光電変換により発生した信号電荷を加えた信号ノイズ和電圧とを、該単位画素を含む画素グループの属する前記転送線に前記スイッチを介して接続された他の異なる転送線にそれぞれ出力する固体撮像装置を提供する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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